¡Soy doctoranda! ¿De qué va mi doctorado?

¡Hola a todos!

Como la encuesta que publiqué en Twitter parecía indicar que al menos los que respondisteis estabais la mayoría interesados en el tema, he decidido empezar a contaros un poco de mi doctorado. Después de tantos intentos pasados, y de una  aparentemente interminable serie de papeleos antes y después de firmar el contrato (y que doy por hecho que se alargará durante los cuatro años de contrato), puedo decir por fin oficialmente que soy doctoranda. Entré el 1 de octubre y después de más de un mes creo que ya me voy creyendo la noticia, y lo más importante para vosotros, ya voy teniendo más idea del enfoque que va a tener la tesis.

Como ya sabéis, en esto de la ciencia no se pueden soltar datos a la ligera, por una parte porque no está bien soltar información sin contrastar y por otro porque soltar información seria en redes sociales u otros medios antes de publicarla es peligroso. De manera que por Twitter le dedicaré hilos puntuales a especies, géneros u temáticas relacionadas con mi doctorado, pero no puedo ir contándoos todo sin liarla. Dicho esto vamos al lío.

¿Qué estoy investigando? ¿Sobre qué va a ir mi doctorado? Como ya sabéis llevo muchos años interesada en las plantas, y como no podía ser de otra forma mi doctorado se centra en plantas. Pero no solo eso, ya que el enfoque es desde la biología evolutiva que me llama mucho la atención, y desde una perspectiva ecológica, que también me interesa y es parte del tema en el que se centraba mi máster, así como mis TFG y TFM.

En concreto voy a trabajar con la familia Araliaceae, y de forma más específica con el clado "Asian Palmate Group (AsPG)", que engloba más del 50% de la biodiversidad de esta familia. Se trata de un grupo de plantas de origen asiático, distribuidas en climas tropicales y templados, con una gran diferencia en el nivel de diversificación entre los clados tropicales y aquellos que han adquirido un nicho templado. Actualmente hay representantes de este grupo en América (tanto Norteamérica, como Centroamérica y Sudamérica), Asia, Europa y África. La mayor diversidad se encuentra en las zonas neotropicales y en Asia (sobre todo en China y Japón). Dentro de los representantes conocidos de la familia Araliaceae podemos encontrar el ginseng (Panax ginseng), que se encuentra fuera de mi grupo de estudio. También son conocidas, especialmente por su uso ornamental, las hiedras (género Hedera).

Mi objetivo es estudiar el AsPG aunando las perspectivas biogeográfica, evolutiva y ecológica, para intentar explicar los patrones de diversificación del grupo a nivel de género (el grupo incluye 20 linajes genéricos en los que nos enfocaremos), entender la diferencia en los patrones de distribución y diversificación entre los clados de zonas templadas y tropicales, y estudiar los procesos microevolutivos utilizando como ejemplo el género Hedera, de nicho templado. Por tanto, se trata de un estudio multidisciplinar en el que se utilizarán datos de distribución de los géneros y especies de interés, datos climáticos, datos genéticos y datos de rasgos morfológicos y funcionales. Estos datos serán obtenidos de bases de datos abiertas, pero también de colaboradores de nuestro grupo de investigación que permitan el acceso a muestras, así como herbarios que visitaré y datos obtenidos y procesados por mi concretamente. Me interesa especialmente que por una parte tendré trabajo de campo (muestreos de Hedera por toda la península ibérica), así como trabajo de laboratorio (secuenciación de genomas completos nucleares y plastidiales, ya que haremos filogenias tanto del AsPG como de Hedera con técnicas de secuenciación masiva actuales o NGS, usando GBS y HybSeq), y además aprenderé sobre otras técnicas como el conteo de cromosomas y la citometría de flujo. También tendré una carga importante de tomar medidas morfológicas y funcionales de pliegos de herbario, muestras tomadas por mi directora de tesis, y muestras que tomemos en este proyecto, lo que va a permitir que conozcamos las diferencias morfológicas y que tomemos una aproximación ecológica.  Como podéis ver se trata de un estudio muy variado. Conclusión: no me voy a aburrir.

Estos datos analizados de forma conjunta con datos filogenéticos, de distribución y climáticos van a permitirnos tener una perspectiva bastante concreta de los procesos de diversificación del grupo. No sé a vosotros, pero a mi me parece un estudio muy interesante, multidisciplinar y en el que aprenderé sobre técnicas diversas de laboratorio, de análisis de datos, y además sobre muestreos de campo. También están planteadas varias estancias en el extranjero que me hacen mucha ilusión, pero os iré comentando cosillas según ocurran. Así que creo que la tesis me va a aportar mucho conocimiento y la voy a disfrutar. ¡Espero que a vosotros también os resulte interesante! Si es así podéis hacerme preguntas mandándome mensajes en cualquiera de mis redes sociales, y seguiré contándoos sobre el tema en futuras entradas.

Evolución en tiempo real I. Introducción y selección artificial

Como hace mucho que no escribo y en relación a la pequeña charla que he dado esta semana en el XI Maratón Científico en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC) me gustaría comentar algunos casos sobre evolución en tiempo real de esos que luego vienen tan bien para convencer a los escépticos (sí, aunque parezca increíble aún quedan yo he conocido casos).

Para empezar podemos definir la evolución de manera sencilla y tal y como la mayoría de la gente la entiende, como una serie de cambios en los rasgos de los individuos que pueden dar lugar a la larga a nuevas especies. Según la teoría de la evolución todos los individuos son originados a partir de otros pre-existentes, teniendo todos las especies un ancestro común a partir del cual se ha generado toda la diversidad que vemos hoy en día. Ahora bien, hay que tener en cuenta que los distintos procesos evolutivos actúan sobre "lo que hay". Con esto pretendo decir que dependiendo de la diversidad genética de una especie habrá una mayor o menor posibilidad de que ocurran estos cambios. Por otro lado, y en relación a la velocidad a la que ocurre el proceso, es necesario tener las velocidades de crecimiento y el tiempo que requiere dar lugar a una nueva generación, los cambios serán mucho más evidentes por ejemplo en las especies de bacterias que en plantas de crecimiento lento y larga vida como las secuoyas. 

El problema que tienen algunas personas al entender el concepto se basa en que imaginan que tiene lugar en un único individuo que sufre una serie de mutaciones que lo diferencian del resto, imaginando el proceso a corto plazo. En la realidad lo que ocurre y explicado para que sea fácil de entender es lo siguiente. En una población de una especie existen una serie de individuos con características diferentes, tanto a nivel externo (fenotipo) como a nivel de su genoma (genotipo). La variabilidad va a ser mayor en especies con reproducción sexual donde los descendientes no serán idénticos a los progenitores al combinarse la información de ambos, pero también puede existir una cierta variabilidad en organismos de reproducción asexual provocada por ejemplo por errores a la hora de replicar el material genético. Los procesos evolutivos actuarían sobre esa variabilidad. 

La selección natural consistiría en un filtrado de los rasgos que existen en la población por algún agente externo. Por ejemplo si en una población de plantas tenemos individuos adaptados a la sequía y otros que requieren una mayor humedad, en un periodo de sequía prolongada morirán la mayoría de los individuos del segundo grupo, habiéndose producido una selección y disminuyendo la frecuencia de ese grupo en la población. Si esas condiciones se mantuvieran muchos años, a lo largo de varias generaciones los individuos con genotipos poco apropiados para la sequía acabarían desapareciendo. 

Una vez quedando claros estos conceptos (si alguien no los entiende puede contactar conmigo) pasamos a ver varios ejemplos que demuestran la teoría. Éstos los vamos a agrupan en casos que ocurren de manera natural y casos resultado de la selección artificial, es decir, por la acción humana. 

1. Evolución por selección artificial

En relación a la selección artificial vamos a comentar dos casos básicos: el de las razas de perro y el de las verduras crucíferas.

Razas de perros 
Como casi todo el mundo sabe, el perro (Canis lupus subsp. familiaris) es una subespecie del lobo (Canis lupus). Sin embargo el parecido de algunas razas con sus ancestros es más bien pequeño. La domesticación ha dado lugar a una gran variedad de razas por selección artificial dependiendo del aspecto que se deseaba que tuviera el perro. Esta selección por los rasgos (selección fenotípica) también implica una selección de nivel de genes, con una baja diversidad genética en las razas (Vaysse et al., 2011). Además la selección para crear determinadas razas ha dado lugar a una serie de problemas de salud característicos de cada raza y que son heredados (Farrel et al., 2015). Actualmente existen una gran cantidad de razas, con distintos momentos y lugares de origen, mostrando una historia evolutiva bastante compleja (Parker et al., 2017, Fig. 1).

Figura 1. Relaciones evolutivas de las distintas razas de perro indicándose el  apoyo de las distintas ramas del árbol. 

Verduras crucíferas
En relación a las verduras crucíferas, se trata de un conjunto de vegetales que consumimos que tienen su origen en las especies Brassica oleracea y Brassica rapa. La selección artificial de Brassica oleracea ha dado lugar a una gran variedad de verduras, incluyendo el brócoli, la coliflor y las coles de Bruselas entre otros, y mostrando una gran diversidad morfológica (Liu et al., 2014). Según estudios recientes, esta gran diversidad ha sido posible gracias a la hibridación entre B. rapa y B. olereacea, así como al cruce de híbridos con sus ancestros y  a casos de poliploidía o duplicación genética (Zhang et al., 2016). Se han hecho varios estudios para conocer la diversidad genética de Brassica oleracea y las relaciones evolutivas de sus distintas variedades, siendo el de Golicz et al. (2016) uno de los más recientes (Fig. 2).

Figura 2. Filogenia de las distintas variedades de la especie Brassica oleracea incluyendo el brócoli (Broccoli), la coliflor (Coliflower), las coles de Bruselas (Brusels), la col (Kale), el colinabo (Kohlrabi) y el repollo (Cabbage). TO1000 es una cepa de la especie de crecimiento rápido y Macrocarpa es una cepa de la variedad salvaje. 

Homeosis (que no homeostasis)

Hoy quería explicaros un poco un concepto importante en biología evolutiva del desarrollo (normalmente llamada evo-devo). La homeosis en términos de biología del desarrollo consiste en que en la posición habitual de un determinado órgano se expresa un órgano diferente o rasgos correspondientes a otro órgano, y su importancia reside en que puede ser especialmente importante para los procesos evolutivos, generando una mayor variabilidad sobre la cual puede actuar la selección (Sattler, 1988; Cronk et al., 2002). Los genes homeóticos codifican para factores de transcripción implicados en el desarrollo embrionario (Hirth et al., 1998). En plantas su silenciamiento puede dar lugar a la transformación de los estambres, sépalos y carpelos en órganos petaloides (como en el caso del gen ThTAG1 en la ranunculácea Thalictrum thalictroides y el AG en Arabidopsis thaliana; Fig 1.;  Galimba et al., 2012). En animales hay genes homeóticos encargados de la diferenciación celular durante el desarrollo del eje anteroposterior (Drewell et al., 2014). Actualmente se considera que el término puede aplicarse también a nivel celular, incluyendo los cambios de función de células neuronales en mutantes para determinados genes, lo cual se ha observado en ratones (Arlotta et al., 2015).

Figura 1.  A) Flor de T. thalictroides con el fenotipo silvestre mostrando estambres (st), carpelos (ca) y sépalos petaloides (se). B) Flor con silenciamiento del ThTAG1 mostrando únicamente sépalos petaloides y en un número superior a lo normal.